[发明专利]双层土壤中接地装置的仿真模型建立方法及验证方法

权利要求书

1.一种双层土壤中接地装置的仿真模型建立方法，包括如下步骤：

S1.获取设计的双层土壤中接地装置的设计模型和设计参数；

S2.根据步骤S1获取的设计模型和设计参数，将设计模型分解为水平接地体部分和垂直接地体部分；

S3.针对步骤S2得到的水平接地体部分，建立双层土壤中水平接地体冲击散流特性ATPDraw仿真模型；具体为采用如下步骤建立模型：

A.将水平接地体部分划分为若干等份，且设定每等份内接地体均匀散流；

B.不考虑火花效应，计算每等份接地体的电参数；具体为采用如下步骤计算电参数：

a.采用如下算式计算接地导体的单位长度电阻R₀：

式中ρ₀为水平接地体的电阻率，r为水平接地体部分的半径；

b.采用如下算式计算单位长度电导G₀：

式中R为水平接地体部分的接地电阻；l为水平接地体部分的长度；

ρ为水平接地体部分所在土壤层的土壤电阻率；l为水平接地体部分的长度；h为水平接地体部分的埋深；r为水平接地体部分的半径；k为双层土壤的反射系数，且ρ₁为上层土壤电阻率；ρ₂为下层土壤电阻率；s为上层土壤厚度；n为镜像级数，取值为自然数，且满足R(n+1)-R(n)≤0.01Ω；

c.采用如下算式计算等效土壤电阻率ρ_d：

式中R为水平接地体部分的接地电阻；l为水平接地体部分的长度；h为水平接地体部分的埋深；r为水平接地体部分的半径；

d.采用如下算式计算单位长度电容C₀：

C₀＝ερ_dG₀

式中ε为土壤介电常数；ρ_d为等效土壤电阻率；G₀为单位长度电导；

e.采用如下算式计算单位长度电感L₀：

式中u₀为真空导磁系数；l为水平接地体部分的长度；r为水平接地体部分的半径；

C.根据步骤B得到的电参数，建立水平接地体部分的ATPDraw仿真模型，并得到不考虑火花效应时的仿真参数；

D.考虑火花效应，根据步骤C得到的不考虑火花效应时的仿真参数，计算每等份接地体的等效半径；

E.根据步骤D的计算结果，重新计算每等份接地体的电参数；

F.根据步骤E得到的电参数，再次建立水平接地体部分的ATPDraw仿真模型，并得到考虑火花效应时的仿真参数；

G.对步骤C得到的仿真参数和步骤F得到的仿真参数进行比较，从而得到最终的双层土壤中水平接地体冲击散流特性ATPDraw仿真模型；

S4.针对步骤S2得到的垂直接地体部分，建立双层土壤中垂直接地体冲击散流特性ATPDraw仿真模型；

S5.根据步骤S2的分解方式，将步骤S3和步骤S4得到的仿真模型进行组合，从而得到最终的双层土壤中接地装置的仿真模型。

2.根据权利要求1所述的双层土壤中接地装置的仿真模型建立方法，其特征在于步骤D所述的考虑火花效应，根据步骤C得到的不考虑火花效应时的仿真参数，计算每等份接地体的等效半径，具体为采用如下公式计算每等份接地体的等效半径r_i：

式中ρ为水平接地体部分所在土壤层的土壤电阻率；ΔI_i为该等份接地体的散流数值；Δl为该等份接地体的长度；E_c为土壤临界击穿场强。

3.根据权利要求2所述的双层土壤中接地装置的仿真模型建立方法，其特征在于步骤G所述的对步骤C得到的仿真参数和步骤F得到的仿真参数进行比较，具体为重复步骤D～步骤F，直至相邻两次运行结果得到的ΔI_i数值之差小于第一设定值，从而得到最终的双层土壤中水平接地体冲击散流特性ATPDraw仿真模型。